Materialien, Adaptive Systeme und Strukturdesign: Alle drei Disziplinen sind notwendige Elemente eines Prozesses zur Erzeugung effizienter und intelligenter Faserverbundstrukturen. Neu entwickelte Materialien oder integrierte Sensoren sollen Teil der Struktur sein und werden wenn nötig sogar angepasst werden um die Integration zu erleichtern. Ein Adaptives System kann von dem neuen Sensor profitieren und ihn zur aktiven Vibrationsreduktion nutzen. Die Aktuatoren, die für diese aktive Reduktion genutzt werden, sind dabei ebenfalls Teil des Strukturdesign und werden entsprechen im Entwurf berücksichtig. Innerhalb des Design Prozesses werden Strukturen und Komponenten für die Infrastrukturmodule und die robotischen Strukturen entwickelt werden.
Die Integration von Piezo-Kompositen erlaubt die Umsetzung von Schadenüberwachungssystemen (SHM – Structural Health Monitoring) sowie eine Reduktion der Strukturschwingungen. Um das Potential der Faserverbundstrukturen voll ausnutzen zu können, werden auch effiziente Lasteinleitungspunkte für Sandwichteile entwickelt werden. Letztendlich werden die entworfenen Strukturen auch gebaut und getestet werden. Diese Tests werden auf zwei Ebenen laufen: Eine auf Labor Niveau an repräsentativen Kleinmodellen und im Rahmen von Demo Missionen an größeren Strukturen. Unsere Teile sind dabei:
- Entwicklung von Konzepten für die Integration von Sensor Fasern oder Piezo-Kompositen um Material mit Sensoreigenschaften zu erhalten
- Analyse der Steifigkeitsverteilung innerhalb der Strukturen
- Untersuchung von berührungsfreier Ultraschalltechnik zu Hindernis Erkennung.
- Untersuchung der Anwendbar-/Machbarkeit von Selbstheilungskonzepten
- Entwicklung eines Konzepts für Vibrationsreduktion
- Designkonzepte für effiziente Leichtbaustrukturen
- Bau und Test von neuen Strukturen
Mond-Beton: Auf der Erde besteht Beton aus drei Hauptbestandteilen: Zuschlag, Zement und Wasser. Die wissenschaftliche Herausforderung ist es nun, einen Beton zu entwickeln der größtenteils aus Materialen der Mondoberfläche besteht und unter Vakuumbedingungen herstellbar ist. Um dies zu erreichen ist es notwendig verschiedene Aspekte näher zu untersuchen wie z.B. das Sintern des Regoliths bei sehr hohen Temperaturen, das anschließende mahlen und die chemische Analyse der Resultate. Der gewonnene lunare Zement soll dann in Verbindung mit Regolith als Zuschlag und einem Minimum an Wasser zu einem lunaren Beton verarbeitet werden. Um den Wasserbedarf zu minimieren ist die weitere Erforschung des Dampfhärtungsverfahrens einer Trockenmischung notwendig. Die Hauptaufgaben sind:
- Entwicklung eines neuen Herstellungsverfahrens für Beton auf Grundlage der Dampferhärtung einer Trockenmischung nach Lin (1986),
- Herstellung eines lunaren Betons mit einem minimalen Wassergehalt,
- Gewinnung eines zement-ähnlichen Bindemittels aus lunaren Ressourcen,
- Entwicklung einer Basaltbewehrung für Fertigteile,
- Entwurf von Bauteilen und Gebäuden aus Basalt bewehrtem lunaren Beton
Tiefsee: Die Allianz ist in der Lage, neue Ideen für den Bau von Tiefsee-Strukturen zu entwickeln, wie zum Beispiel neue Verbundwerkstoffe, die langfristige Einsätze erlauben. Untersuchungen über die strukturelle Integrität über lange Laufzeiten und die Montage von Strukturen aus einzelnen Komponenten stehen dabei im Vordergrund.
